房勇

（湖南省歐陽海灌區(qū)水利水電工程管理局耒陽市421800）

1 工程概況和除險(xiǎn)加固的必要性分析

湖南省歐陽海水庫樞紐工程位于湖南省桂陽縣境內(nèi)，坐落在湘江支流舂陵水大灘峽谷，距耒陽市54 km，控制流域面積5 409 km2，總庫容4.24億m3，是一個(gè)以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電、航運(yùn)和養(yǎng)殖等綜合效益的大（Ⅱ）型水利水電工程。

工程主要由大壩、二道壩、引水式電站、斜面升船機(jī)和左右岸灌溉渠首組成。其中，攔河壩為雙曲拱壩，最大壩高54 m，壩頂高程76 m，壩頂弧長243 m；二道壩位于大壩下游180 m處，為定圓心單曲砌石拱壩，最大壩高16 m，功能為雍高尾水位，形成水墊塘，利于大壩泄流的消能；壩左右岸各建有一條灌溉引水隧道，設(shè)計(jì)流量分別為6.8 m3/s和37 m3/s，共灌溉農(nóng)田4.87萬hm2（73萬畝）。

大壩于1970年建成蓄水，運(yùn)行以來，灌溉農(nóng)田穩(wěn)定在4.85萬hm2（72.74萬畝），年發(fā)電量2億kW·h，對下游的衡陽、株洲、湘潭等重要城市和武廣高鐵、京廣鐵路、高速公路和107國道等交通干線及廠礦有著十分重要的防洪保護(hù)作用。由于運(yùn)行年代久遠(yuǎn)，大壩出現(xiàn)了一些嚴(yán)重的問題，2000年主管部門組織專家進(jìn)行了安全鑒定，鑒定結(jié)論認(rèn)為大壩安全級(jí)別為三類壩。存在的主要問題有：壩段的垂直貫穿性裂縫、壩體滲漏、大壩水墊塘淘刷和兩岸坍塌嚴(yán)重、左岸壩肩的失穩(wěn)問題、觀測設(shè)備失效和觀測項(xiàng)目不全面、孔口啟閉架主梁裂縫等問題。

水庫經(jīng)過加固處理后，不僅可確保大壩的安全，還可明顯提高防洪效益和興利效益。每年將減少下游洪災(zāi)損失約3 000萬元，保護(hù)農(nóng)田0.33萬hm2（5萬畝），可使灌溉水量增加，提高供水保證率，每年增加灌溉效益1億元，增加發(fā)電效益1 000萬元?？梢?，對工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固是十分必要的。

2 水庫大壩工程加固項(xiàng)目和處理方案

2.1 拱壩壩肩和左岸陡邊坡加固

大壩左岸拱肩存在FA2斷層組，右岸存在多組破碎夾層和節(jié)理裂隙，兩岸順河向高傾角節(jié)理發(fā)育，對拱座穩(wěn)定極為不利，因此對左岸拱肩和左岸陡邊坡0+90 m～0+140 m范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索加固，同時(shí)輔以系統(tǒng)錨桿、排水減壓和噴護(hù)塞縫處理措施。加固工程共計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索30根，系統(tǒng)錨桿2 504根，長（4.5～8.0）m，主要采用機(jī)鉆成孔，孔徑50 mm，內(nèi)注水泥砂漿；排水孔共1 706 m，孔徑100 mm；左岸拱肩（80～103）m范圍內(nèi)采用混凝土護(hù)砌，最小厚度1.0 m，共計(jì)混凝土6 276 m3；邊坡表面采用掛網(wǎng)噴護(hù)處理，噴混凝土厚12 cm，總面積約8 781 m2。

2.2 水墊塘加固

水墊塘0+30 m～0+80 m范圍內(nèi)建有混凝土護(hù)砌，左右岸護(hù)砌高程分別為97 m和95 m，運(yùn)行至今20余年，水墊塘內(nèi)巖塊磨損嚴(yán)重，部分部位表面鋼筋外露。另外，根據(jù)大壩消能計(jì)算分析，設(shè)計(jì)水位下最大沖坑位置在0+90 m～0+100 m范圍內(nèi)，水墊塘的原有護(hù)砌范圍不夠，且兩岸巖坡節(jié)理裂隙發(fā)育，多處出現(xiàn)崩塌。

針對上述問題，主要加固措施如下：

（1）對水墊塘進(jìn)行堆積體清渣后，在其表面采用現(xiàn)澆硅粉混凝土（厚10 cm）進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；

（2）在原護(hù)砌混凝土頂面高程以上，預(yù)留2 m寬施工馬道，對巖塊進(jìn)行清理后，澆筑1.5 m厚C20混凝土貼坡式混凝土護(hù)砌至103 m高程；

（3）在0+80 m～0+140 m范圍內(nèi)新修護(hù)砌，坡腳設(shè)置于原河床高程附近，清除兩岸滑坡松散巖體后，根據(jù)實(shí)際地形采用貼坡式護(hù)砌至103 m高程，控制厚度不小于1.5 m，外坡為1∶0.5～1∶1.5，坡腳設(shè)1.5 m×2.0 m的趾板；

（4）對兩岸巖坡進(jìn)行系統(tǒng)錨桿加固，錨桿均采用Φ25 mm，間距2 m，呈梅花型布置，并做好掛網(wǎng)噴護(hù)和岸坡排水。

2.3 大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿

原設(shè)計(jì)防滲帷幕采用單排孔，孔距3 m，孔深為2/3倍設(shè)計(jì)水頭，但施工時(shí)只在個(gè)別部位進(jìn)行了帷幕灌漿。運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)左右岸（110～114）m高程處，壩基裂隙帶有滲水，庫水位較高時(shí)，滲漏量更大。其中，左岸的滲水對壩肩巖體穩(wěn)定不利，故對大壩基礎(chǔ)補(bǔ)做帷幕灌漿。防滲標(biāo)準(zhǔn)采用單位透水率q≤3 Lu，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，帷幕灌漿采用單排孔，孔距2.5 m，鉆孔位置距上游邊線2 m，鉆孔深度控制在大壩建基面以下（15～30）m，共布置28個(gè)孔，總鉆孔深度約669 m。

2.4 壩身裂縫處理

對于壩段裂縫主要采用化學(xué)灌漿方法進(jìn)行處理。沿壩體上游面裂縫方向粘貼止水橡皮，這樣可以防水和止?jié){，并適應(yīng)壩體裂縫的變形；沿壩體下游裂縫方向以環(huán)氧膠泥進(jìn)行封堵，并跨縫埋設(shè)灌漿盒和斜孔，進(jìn)行化學(xué)灌漿時(shí)，漿液從下游灌漿盒和斜孔注入壩體裂縫內(nèi)，直到充滿為止。灌漿面積總計(jì)1 286 m2。

2.5 孔口閘門啟閉架主梁裂縫處理

在2#～5#閘孔啟閉架主梁出現(xiàn)裂縫，這些裂縫大多數(shù)出現(xiàn)在主梁跨中，沿垂直方向向上發(fā)展，基本上貫穿梁體，裂縫寬度為（0.1～0.2）mm，最寬為0.3 mm，發(fā)生在2#閘孔主梁上。經(jīng)過承載能力和裂縫寬度復(fù)核計(jì)算，主梁的配筋滿足要求，裂縫寬度超過規(guī)范允許值，故采用粘貼鋼板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。在每根主梁底部粘鋼，長度為14.395 m，厚6 mm，寬0.4 m，主梁兩端加腋處還設(shè)3條U型箍板，每條長2.05 m，厚6 mm，寬50 mm，間距250 mm。粘貼鋼板總面積50.984 m2，總重量2.4 t。

粘鋼的工藝流程如下：

（1）先對主梁表面進(jìn)行處理，用鋼絲刷將混凝土表面的松散浮渣刷去，再用硬毛刷沾高效清潔劑去油垢污物，并用清水沖洗；

（2）對粘合面和裂縫進(jìn)行打磨，除去（2～3）mm厚表層，露出混凝土新層，再用環(huán)氧樹脂砂漿對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面；

（3）對鋼板進(jìn)行除銹和粗糙處理；

（4）主梁卸荷后，用JGN粘膠劑粘貼鋼板；

（5）鋼板粘貼完畢后，立即用夾具加緊，并適當(dāng)加壓；

（6）加壓約24 h后即可拆除夾具，3天后可受力使用。

2.6 二道壩下游護(hù)岸加固

二道壩下游河段，因泄流時(shí)嚴(yán)重淘刷，造成多處塌方滑坡、河道淤塞，危及兩岸建筑物的安全，故進(jìn)行護(hù)岸加固和河道清障，保證管理區(qū)的運(yùn)行安全。

右岸護(hù)岸至電站10#擋墻，長180 m，采用漿砌石貼坡式護(hù)岸，最小厚度0.8 m。左岸護(hù)至橋頭上游，長490 m，結(jié)合地形，也采用漿砌石貼坡護(hù)岸，最小厚度0.8 m。

3 水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)更新改造

由于原觀測系統(tǒng)于1974年就開始工作，年代久遠(yuǎn)，內(nèi)部觀測儀器多數(shù)失效，加之設(shè)備落后，精度不高，效率低下，不能滿足現(xiàn)行的規(guī)范要求，故必須進(jìn)行更新改造。

監(jiān)測項(xiàng)目主要有變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測和環(huán)境量監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)布置如下：①壩體水平位移和垂直位移觀測方面，在大壩下游布置3個(gè)工作校核基點(diǎn)，右岸上游布置1個(gè)工作校核基點(diǎn)；共設(shè)置10個(gè)變形測點(diǎn)，其中壩頂設(shè)置5個(gè)測點(diǎn)，下游面126.5 m高程馬道設(shè)3個(gè)測點(diǎn)，在下游面117 m左右1/4拱處布置2個(gè)測點(diǎn)；②下游岸坡位移觀測方面，在左岸下游邊坡不穩(wěn)定巖塊上設(shè)4個(gè)測點(diǎn)，同時(shí)在有關(guān)深層滑動(dòng)面上設(shè)3組位移計(jì)；③裂縫觀測方面，在各裂縫不同位置布置14個(gè)測點(diǎn)；④滲流監(jiān)測方面，在左右岸下游邊坡各設(shè)4個(gè)測壓管進(jìn)行繞滲觀測；⑤應(yīng)力觀測方面，選擇6根錨索進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。

大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)采用水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所研制生產(chǎn)的DG-2000型智能分布式大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)采集軟件（DG）、消息管理軟件（DSIM）、計(jì)算分析軟件（MDAP）、全站儀專門監(jiān)測平差分析處理軟件、外部觀測成圖軟件。觀測設(shè)備主要為對講機(jī)、對中桿、角架、光纜、光端機(jī)、棱鏡及底座等。

4 結(jié)語

我國早期修建的水庫工程，限于當(dāng)時(shí)特定的歷史條件和設(shè)計(jì)施工水平，運(yùn)行至今，由于各種原因，許多水庫都不同程度存在一些病險(xiǎn)問題，如果不及時(shí)進(jìn)行加固處理，將限制當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，嚴(yán)重的還會(huì)威脅下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全。由于歐陽海水庫除險(xiǎn)加固項(xiàng)目實(shí)施及時(shí)，資金有保障，加固處理措施合理妥當(dāng)，保證了加固工程的質(zhì)量，提高了灌溉效益和防洪效益，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展。水庫工程加固后，至今運(yùn)行良好。